詳解MEMS激光焊接

現如今隨著(zhù)集成電路發(fā)展，越來(lái)越多焊接技術(shù)被開(kāi)發(fā)以滿(mǎn)足微小元件焊接需求。激光焊接的出現使細小元件焊接變得更高效和精準。激光焊接發(fā)展速度很快，已經(jīng)逐漸被越來(lái)越多半導體生產(chǎn)商采用。

MEMS封裝時(shí)可對芯片植球制作微凸點(diǎn)，并將芯片和基板之間進(jìn)行焊接。目前MEMS采用的工藝有回流焊和激光焊。兩者都是廣泛用于半導體封裝焊接的技術(shù)。如下圖所示，在MEMS倒裝植球時(shí)，焊球通過(guò)激光****噴射并在芯片上形成微凸點(diǎn)。 相比于回流焊的緩慢熱傳遞加熱，激光焊可作為局部加熱手段，針對特定焊接區域進(jìn)行快速局部加熱。激光束經(jīng)過(guò)透鏡聚焦后帶有高能量密度，照射在焊接區域形成局部高溫將焊料溶解并將元件進(jìn)行焊接。激光焊接時(shí)間往往只需要數秒便可完成。激光焊接通常采用900-980nm波長(cháng)的激光。此外可通過(guò)改變激光發(fā)射角度從而實(shí)現空間的靈活移動(dòng)。對于MEMS尺寸很小的元件，激光焊接有著(zhù)明顯的優(yōu)勢。

圖1：激光焊接噴印

激光焊接步驟主要包括對錫膏的預加熱，然后用激光對錫膏加熱熔化并潤濕焊盤(pán)完成焊接。MEMS的微機械結構容易受到應力的損害，激光焊接能夠精準且快速加熱，帶來(lái)的熱沖擊很小，有效保證了焊接的可靠性。不同于IC元件，MEMS對環(huán)境高度敏感，應用環(huán)境中的雜質(zhì)可能會(huì )對元件精確性造成影響。激光焊接后殘留物很少，大大減少了對元件精準性的損害。

在最后的MEMS封帽中，激光焊接可以在封帽區形成高熱源并使被焊物形成牢固焊點(diǎn)和焊縫，使MEMS元件被密封在內部。各種類(lèi)型的封帽如陶瓷或金屬都能夠使用激光焊接。生成的熱應力很低，有效保護了內部的元件。